(57)【要約】【課題】車両用空調装置の冷凍サイクルにて、製造コストを低減した膨張弁と、そのような膨張弁を内蔵した内部熱交換器を提供する。【解決手段】膨張弁３０は、継手を持たない機能部のみで構成して製造コストを低減し、パワーエレメントの外径を膨張弁本体の外径よりも小さく形成する。内部熱交換器１０は、エバポレータへの低圧配管１９が接続される低圧出口側集合配管１３および板材１５を加工して一体に形成された筒状部１３ａにより膨張弁収納筒を構成し、その膨張弁収納筒に低圧出口側集合配管１３の側からパワーエレメントを先頭にして膨張弁３０を挿入し、それを低圧出口側集合配管１３に接続される低圧配管１９によって膨張弁収納筒に収納するとともにそこから抜け出ないように固定している。【選択図】図２
2010255945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用空調装置の冷凍サイクルにて高圧側の冷媒と低圧側の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器に装着されて、熱交換の済んだ高圧側の冷媒を絞り膨脹させる膨張弁において、
内部に弁体が収納され、側部に高圧入口が形成され、軸方向の一端に低圧出口が形成された筒状の膨張弁本体と、
前記膨張弁本体の軸方向の他端に結合されたパワーエレメントとを有し、
前記パワーエレメントの外径を前記膨張弁本体の外径よりも小さくして、前記内部熱交換器の高圧側の出口に設けられた膨張弁収納筒に前記パワーエレメントから挿入できるようにしたことを特徴とする膨張弁。
【請求項２】
前記膨張弁本体は、少なくとも前記パワーエレメントが結合されている側とは反対の側の端部が前記膨張弁収納筒のシール径に等しいか小さい外径を有している請求項１記載の膨張弁。
【請求項３】
前記膨張弁本体は、その軸方向の両端にＯリングを嵌合する溝が周設され、中間には高圧側の冷媒を全周から前記高圧入口に導入できるようにした縮径部を有している請求項１記載の膨張弁。
【請求項４】
複数の板材を積層して第１の通路および第２の通路を交互に形成し、前記第１の通路を流れる高圧側の冷媒と前記第２の通路を流れる低圧側の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器において、
前記第１の通路の一端側に接続される高圧入口側集合配管と、
前記第１の通路の他端側にて前記板材が積層している方向に配置され、一端が低圧出口側集合配管を構成し、他端が前記第２の通路に開口し、側部が前記第１の通路に連通するように形成された膨張弁収納筒と、
前記第１の通路の他端側にて前記第２の通路に接続される戻り入口側集合配管と、
前記第１の通路の一端側にて前記第２の通路に接続される戻り出口側集合配管と、
前記膨張弁収納筒に収納される膨張弁と、
を備え、
前記膨張弁は、側部に高圧入口、軸方向の一端に低圧出口がそれぞれ形成された筒状の膨張弁本体と、前記膨張弁本体の軸方向の他端に結合されたパワーエレメントとを有し、前記膨張弁収納筒の中では、前記パワーエレメントが前記膨張弁収納筒の他端に位置して前記第２の通路の中に配置され、前記高圧入口が前記膨張弁収納筒の側部を介して前記第１の通路に連通し、前記低圧出口が前記低圧出口側集合配管に連通していることを特徴とする内部熱交換器。
【請求項５】
複数の板材を積層して第１の通路および第２の通路を交互に形成し、前記第１の通路を流れる高圧側の冷媒と前記第２の通路を流れる低圧側の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器において、
前記板材を積層して複数の前記第１の通路が離間して並列に形成される圧力容器と、
前記圧力容器を収容して前記圧力容器との間に前記第２の通路を形成するケースと、
前記圧力容器の一端側に前記ケースを介して接続される高圧入口側集合配管と、
前記圧力容器の他端側にて前記板材が積層している方向に配置され、一端が前記ケースを介して外部に延出される低圧出口側集合配管を構成し、他端が前記ケース内に開口し、側部が前記圧力容器内に連通するように形成された膨張弁収納筒と、
前記圧力容器の他端側にて前記ケースに連通するように接続される戻り入口側集合配管と、
前記圧力容器の一端側にて前記ケースに連通するように接続される戻り出口側集合配管と、
前記膨張弁収納筒に収納される膨張弁と、
を備え、
前記膨張弁は、側部に高圧入口、軸方向の一端に低圧出口がそれぞれ形成された筒状の膨張弁本体と、前記膨張弁本体の軸方向の他端に結合されたパワーエレメントとを有し、前記膨張弁収納筒の中では、前記パワーエレメントが前記膨張弁収納筒の他端に位置して前記第２の通路の中に配置され、前記高圧入口が前記膨張弁収納筒の側部を介して前記第１の通路に連通し、前記低圧出口が前記低圧出口側集合配管に連通していることを特徴とする内部熱交換器。
【請求項６】
外管の中に内管を同軸に配置して第１の通路および第２の通路を形成し、前記第１の通路を流れる高圧側の冷媒と前記第２の通路を流れる低圧側の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器において、
前記外管の一端側にて前記内管よりも延出された低圧出口配管と、
両端が前記低圧出口配管およびこれと同軸に配置された前記内管の端部により構成され、中間が前記内管の終端によって前記低圧出口配管とは離間されている膨張弁収納筒と、
前記内管の前記膨張弁収納筒を構成している部分に隣接する内方位置に前記外管および前記内管を貫通してこれらに接合された戻り入口配管と、
前記膨張弁収納筒に収納される膨張弁と、
を備え、
前記膨張弁は、側部に高圧入口、軸方向の一端に低圧出口がそれぞれ形成された筒状の膨張弁本体と、前記膨張弁本体の軸方向の他端に結合されたパワーエレメントとを有し、前記膨張弁収納筒の中では、前記パワーエレメントが前記内管の端部に位置して前記戻り入口配管が接合されている近傍の前記第２の通路の中に配置され、前記高圧入口が前記膨張弁収納筒の中間を介して前記第１の通路に連通し、前記低圧出口が前記低圧出口配管に連通していることを特徴とする内部熱交換器。
【請求項７】
外管の中に内管を同軸に配置して第１の通路および第２の通路を形成し、前記第１の通路を流れる高圧側の冷媒と前記第２の通路を流れる低圧側の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器において、
前記外管の一端側にて前記内管よりも延出された外管の端部と、
両端が前記外管の端部およびこれと同軸に配置された前記内管の端部により構成され、中間が前記内管の終端によって前記外管の端部とは離間されている膨張弁収納筒と、
前記膨張弁収納筒を構成している前記内管の端部に隣接する内方位置に前記外管および前記内管を貫通してこれらに接合された戻り入口配管と、
戻り入口配管が接合されている側の前記外管の端部の側面に接合された低圧出口配管と、
前記膨張弁収納筒に収納される膨張弁と、
を備え、
前記膨張弁は、側部に高圧入口、軸方向の一端に低圧出口がそれぞれ形成された筒状の膨張弁本体と、前記膨張弁本体の軸方向の他端に結合されたパワーエレメントとを有し、前記膨張弁収納筒の中では、前記パワーエレメントが前記内管に位置して前記戻り入口配管が接合されている近傍の前記第２の通路の中に配置され、前記高圧入口が前記膨張弁収納筒の中間を介して前記第１の通路に連通し、前記低圧出口が前記低圧出口配管に連通しており、かつ、前記膨張弁収納筒に前記膨張弁を収納した後に前記膨張弁収納筒の開口端をプラグで閉止したことを特徴とする内部熱交換器。
【請求項８】
前記膨張弁は、前記パワーエレメントの外径を前記膨張弁本体の外径よりも小さくして、前記膨張弁収納筒に前記パワーエレメントから挿入できるようにした請求項４ないし７のいずれか１項に記載の内部熱交換器。
【請求項９】
前記低圧出口側集合配管にエバポレータへの配管を接続することによって前記膨張弁収納筒の中に前記膨張弁を保持するようにした請求項４または５に記載の内部熱交換器。
【請求項１０】
前記低圧出口配管にエバポレータへの配管を接続することによって前記膨張弁収納筒の中に前記膨張弁を保持するようにした請求項６記載の内部熱交換器。
【請求項１１】
前記膨張弁収納筒を構成する前記外管の端部を前記プラグで閉止することによって前記膨張弁収納筒の中に前記膨張弁を保持するようにした請求項７記載の内部熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は膨張弁および内部熱交換器に関し、特に車両用空調装置の冷凍サイクルにてコンデンサから供給された高温・高圧の冷媒を膨張させることにより低温・低圧になった冷媒をエバポレータに送り出すとともにその送り出す冷媒の流量をエバポレータの出口の冷媒の状態に応じて制御するようにした膨張弁およびこのような膨張弁を内蔵して高圧側の冷媒と低圧側の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用空調装置は、一般に、車両の走行用エンジンによって駆動されるコンプレッサと、コンプレッサによって圧縮された冷媒を凝縮させるコンデンサと、凝縮された冷媒を気液に分離するレシーバと、高温・高圧の液冷媒を絞り膨張させて低温・低圧の霧状の冷媒にする膨張弁と、霧状の冷媒を車室内の空気と熱交換することにより蒸発させてコンプレッサへ戻すエバポレータとを備えている。車両用空調装置は、冷凍サイクルの成績係数をさらに上げるために、内部熱交換器が使用されている（たとえば特許文献１の図１参照）。内部熱交換器は、レシーバから膨張弁へ送られる高温・高圧の液冷媒とエバポレータからコンプレッサへ戻る低温・低圧の冷媒との間で熱交換を行うように構成されている。
【０００３】
膨張弁としては、エバポレータを出た冷媒が所定の過熱度を有するようにエバポレータへ送り出す冷媒の流量を制御する温度式の膨張弁が一般に知られている（たとえば特許文献１の図４参照）。この温度式の膨張弁は、弁部を内蔵したブロック形状の膨張弁本体と、エバポレータから戻ってきた冷媒の温度および圧力を感知して弁部を制御するパワーエレメントとを有している。膨張弁本体は、高圧配管が接続される高圧入口と、低圧配管が接続される低圧出口と、エバポレータからの戻り配管が接続される戻り入口と、コンプレッサへの戻り配管が接続される戻り出口とを有しており、配管の継手部の機能を有している。
【０００４】
ここで、内部熱交換器および膨張弁は、内部熱交換器の高圧出口と膨張弁の高圧入口、内部熱交換器の戻り入口と膨張弁の戻り出口とをそれぞれ配管により接続することによって冷凍サイクルを構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２２６８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の冷凍サイクルでは、それぞれ独立した機能部品で構成される内部熱交換器および膨張弁を単に接続して構成することになるが、膨張弁は、切削加工の必要なブロック形状の膨張弁本体を有するものであるため、車両用空調装置の製造コストが高くなってしまうという問題点があった。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、製造コストを低減した膨張弁と、そのような膨張弁を内蔵した内部熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では上記の課題を解決するために、車両用空調装置の冷凍サイクルにて高圧側の冷媒と低圧側の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器に装着されて、熱交換の済んだ高圧側の冷媒を絞り膨脹させる膨張弁において、内部に弁体が収納され、側部に高圧入口が形成され、軸方向の一端に低圧出口が形成された筒状の膨張弁本体と、前記膨張弁本体の軸方向の他端に結合されたパワーエレメントとを有し、前記パワーエレメントの外径を前記膨張弁本体の外径よりも小さくして、前記内部熱交換器の高圧側の出口に設けられた膨張弁収納筒に前記パワーエレメントから挿入できるようにしたことを特徴とする膨張弁が提供される。
【０００９】
また、複数の板材を積層して第１の通路および第２の通路を交互に形成し、前記第１の通路を流れる高圧側の冷媒と前記第２の通路を流れる低圧側の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器において、前記第１の通路の一端側に接続される高圧入口側集合配管と、前記第１の通路の他端側にて前記板材が積層している方向に配置され、一端が低圧出口側集合配管を構成し、他端が前記第２の通路に開口し、側部が前記第１の通路に連通するように形成された膨張弁収納筒と、前記第１の通路の他端側にて前記第２の通路に接続される戻り入口側集合配管と、前記第１の通路の一端側にて前記第２の通路に接続される戻り出口側集合配管と、前記膨張弁収納筒に収納される膨張弁と、を備え、前記膨張弁は、側部に高圧入口、軸方向の一端に低圧出口がそれぞれ形成された筒状の膨張弁本体と、前記膨張弁本体の軸方向の他端に結合されたパワーエレメントとを有し、前記膨張弁収納筒の中では、前記パワーエレメントが前記膨張弁収納筒の他端に位置して前記第２の通路の中に配置され、前記高圧入口が前記膨張弁収納筒の側部を介して前記第１の通路に連通し、前記低圧出口が前記低圧出口側集合配管に連通していることを特徴とする内部熱交換器が提供される。
【００１０】
このような膨張弁および内部熱交換器によれば、膨張弁が配管継手機能のない基本機能のみによって構成され、膨張弁の継手機能は、内部熱交換器の側に一体に形成し、そこに膨張弁を挿入するだけにしている。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成の膨張弁は、配管継手を兼ねたブロック形状の膨張弁本体を使用していないので、膨脹弁の製造コストを低減することができ、膨張弁の継手機能を有する膨張弁収納筒が内部熱交換器の側に一体に形成されているので、あらかじめ形成された内部熱交換器に外から膨張弁を単に挿入するだけで膨張弁を容易に装着できることから、組み立て性を向上させることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施の形態に係る内部熱交換器の外観を示す平面図である。
【図２】図１のａ−ａ矢視断面図である。
【図３】膨張弁およびその装着状態を示す断面図である。
【図４】第１の実施の形態に係る内部熱交換器の第１の変形例を示す断面図である。
【図５】第１の実施の形態に係る内部熱交換器の第２の変形例を示す断面図である。
【図６】第２の実施の形態に係る内部熱交換器の外観を示す図である。
【図７】図６のｂ−ｂ矢視断面図である。
【図８】第３の実施の形態に係る内部熱交換器の外観を示す断面図である。
【図９】第４の実施の形態に係る内部熱交換器の外観を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、内部熱交換器を有する冷凍サイクルに適用した場合を例に図面を参照して詳細に説明する。
図１は第１の実施の形態に係る内部熱交換器の外観を示す平面図、図２は図１のａ−ａ矢視断面図、図３は膨張弁およびその装着状態を示す断面図である。なお、図中の矢印は、冷媒の流れを示している。
【００１４】
第１の実施の形態に係る内部熱交換器１０は、図１および図２に示されるように、一方の面の一端側に高圧入口側集合配管１１と戻り出口側集合配管１２とが隣接配置され、この面の他端側の裏面には、低圧出口側集合配管１３と戻り入口側集合配管１４とが隣接配置されている。内部熱交換器１０は、絞り加工された複数の板材１５を積層してそれらを互いに接合することにより、高圧の冷媒が流れる第１の通路１６および低圧の冷媒が流れる第２の通路１７を交互に形成している。板材１５の接合は、たとえば窒素雰囲気の真空炉でのろう付けにより行われる。
【００１５】
第１の通路１６は、その一端側に高圧入口側集合配管１１が接合され、他端側には、低圧出口側集合配管１３が接合されている。高圧入口側集合配管１１には、レシーバからの高圧配管１８が接続され、低圧出口側集合配管１３には、エバポレータへの低圧配管１９が接続される。これにより、高圧入口側集合配管１１に導入された冷媒は、分配されて複数の第１の通路１６を通って流れ、それぞれの第１の通路１６を通過した冷媒は、集合されて低圧出口側集合配管１３へ流入されることになる。
【００１６】
第２の通路１７は、その一端側に戻り出口側集合配管１２が接合され、他端側には、戻り入口側集合配管１４が接合されている。戻り出口側集合配管１２には、エバポレータからの戻り低圧配管２０が接続され、戻り入口側集合配管１４には、コンプレッサへの戻り低圧配管２１が接続される。これにより、エバポレータから戻り入口側集合配管１４に戻ってきた冷媒は、分配されて複数の第２の通路１７を通って流れ、それぞれの第２の通路１７を通過した冷媒は、集合されて戻り出口側集合配管１２へ流入されることになる。
【００１７】
低圧出口側集合配管１３は、その奥側に同軸に形成された筒状部１３ａとともに膨張弁収納筒２２を構成している。筒状部１３ａは、高圧と低圧とを仕切っている板材１５を加工することによって一体に形成されている。この膨張弁収納筒２２には、膨張弁３０が収納されている。
【００１８】
この膨張弁３０は、図３に示したように、円筒形状の外観を有するたとえば樹脂製の膨張弁本体３１を有し、その側面に高圧の冷媒を導入する高圧入口３２が形成され、下方には低圧の冷媒を導出する低圧出口３３が開口されている。膨張弁本体３１は、高圧入口３２と低圧出口３３とが内部で連通する通路を有し、その通路に金属製の弁座部材３４が固定されている。この弁座部材３４は、その低圧出口３３の側の面に丸い凹部が形成されて弁孔および弁座を形成し、弁孔は、弁軸ホルダ３５を介して低圧出口３３に連通されている。弁軸ホルダ３５は、たとえば三方から中心に向かって突出した支持部とその支持部間に形成された冷媒通路とを有し、その冷媒通路を通って弁孔の冷媒が低圧出口３３に流れるようになっている。
【００１９】
弁座部材３４の低圧出口３３の側には、弁孔を開閉する弁体３６がスプリング３７により閉弁方向に付勢された状態で配置されている。このスプリング３７は、低圧出口３３に圧入された筒状のアジャスト部材３８によって受けられており、そのアジャスト部材３８の低圧出口３３への圧入量により荷重が調整されて、この膨張弁３０の過熱度設定値が調整されている。
【００２０】
弁体３６は、弁軸３９と一体に形成され、弁座部材３４の弁軸ホルダ３５によって開閉方向に進退自在に支持されている。弁軸３９の弁体３６とは反対側の端部には、カラー４０が嵌着されている。このカラー４０は、弁軸３９の端部を膨張弁本体３１によって弁の開閉方向に進退自在に支持するとともに、高圧入口３２に導入された高圧の冷媒が膨張弁本体３１とカラー４０との間のクリアランスを介して第２の通路１７に漏れないように設置されたＯリング４１を押えている。
【００２１】
膨張弁本体３１の図の上部は、筒状突出部が一体に形成されていてパワーエレメント４２の装着部を成している。パワーエレメント４２は、厚い金属製のアッパーハウジング４３およびロアハウジング４４と、これらによって囲まれた空間を仕切るよう配置された可撓性の金属薄板からなるダイヤフラム４５とを備えている。アッパーハウジング４３とダイヤフラム４５とによって囲まれた空間は、感温室を構成し、ここに冷媒に似た特性のガスなどが充填されている。ロアハウジング４４は、膨張弁本体３１の筒状突出部に嵌合によりされる筒状嵌合部と、均圧孔４６とを有している。均圧孔４６は、ロアハウジング４４によって囲まれた空間と第２の通路１７とを連通させるもので、これにより、ダイヤフラム４５は、第２の通路１７を流れる冷媒の温度および圧力を感知できるようになっている。ダイヤフラム４５は、弁軸３９に嵌着されたカラー４０の端面に当接されており、ダイヤフラム４５の変位は、弁体３６へ伝達されるようになっている。
【００２２】
膨張弁本体３１は、その軸方向の両端にＯリング４７，４８を嵌合する溝が周設され、中間の外周には高圧側の冷媒を全周から集合させて高圧入口３２に導入できるようにした縮径部３１ａを有している。
【００２３】
パワーエレメント４２の外径、すなわちアッパーハウジング４３の外径は、膨張弁本体３１の外径よりも小さく形成されている。また、膨張弁本体３１の外径は、低圧出口側集合配管１３および筒状部１３ａの内径であるシール径以下に形成されている。これにより、膨張弁３０を低圧出口側集合配管１３および筒状部１３ａの中にパワーエレメント４２の側から挿入できるようにしている。
【００２４】
高圧入口側集合配管１１および戻り出口側集合配管１２の開口端側には連結板４９が配置され、高圧配管１８および戻り低圧配管２１に嵌合された連結板５０とたとえばボルト締めにより連結されるようになっている。同様に、低圧出口側集合配管１３および戻り入口側集合配管１４の開口端側には連結板５１が配置され、低圧配管１９および戻り低圧配管２０に嵌合された連結板５２とたとえばボルト締めにより連結されるようになっている。なお、高圧入口側集合配管１１および戻り出口側集合配管１２に取り付けられている連結板４９は、図１では省略してある。
【００２５】
内部熱交換器１０は、図２から、高圧配管１８、戻り低圧配管２１および連結板５０と、低圧配管１９、戻り低圧配管２０および連結板５２と、膨張弁３０とがない状態で一体に形成されている。この状態で、高圧配管１８および戻り低圧配管２１をそれぞれ高圧入口側集合配管１１および戻り出口側集合配管１２にそれぞれ挿入して連結板４９，５０により連結される。膨張弁収納筒２２は、先に膨張弁３０が挿入され、その後、低圧配管１９が挿入され、また、戻り入口側集合配管１４には戻り低圧配管２０が挿入され、そして、連結板５１，５２により連結される。膨張弁３０は、低圧配管１９を低圧出口側集合配管１３に挿入して互いに連結されることにより、低圧出口側集合配管１３の中に収納されて保持されるので、組み立て性を向上させることができる。
【００２６】
次に、内部熱交換器１０および膨張弁３０の動作について説明する。まず、車両用空調装置が停止しているとき、膨張弁３０は、パワーエレメント４２の感温室に封入されたガスが凝縮して圧力が低くなっているので、図３に示したように、ダイヤフラム４５は内側（図では上方）へ変位しており、その変位は、弁軸３９を介して弁体３６に伝達され、膨張弁３０は全閉状態にある。
【００２７】
ここで、車両用空調装置が起動すると、コンプレッサによって冷媒が吸引されるので、戻り低圧配管２１およびこれに連通する内部熱交換器１０の第２の通路１７の圧力が低下し、これがパワーエレメント４２により感知されてダイヤフラム４５が弁体３６の側へ変位し、弁体３６をリフトさせるようになる。一方、コンプレッサによって圧縮された冷媒は、コンデンサにて凝縮され、レシーバにて気液分離された液冷媒が高圧配管１８を通じて内部熱交換器１０に導入される。この冷媒は、内部熱交換器１０の第１の通路１６を通じて膨張弁収納筒２２に導入され、膨張弁３０の高圧入口３２に供給されるようになる。高圧入口３２の冷媒は、リフトされた弁体３６と弁座部材３４との間の隙間を通って低圧出口３３へ流出する。この膨張弁３０を通過するとき、冷媒は、膨張され、低温・低圧の気液混合冷媒となる。その冷媒は、低圧配管１９を介してエバポレータに供給され、車室内の暖かい空気との熱交換により蒸発される。蒸発された冷媒は、戻り低圧配管２０を通じて内部熱交換器１０の戻り入口側集合配管１４に導入される。内部熱交換器１０に導入された冷媒は、第２の通路１７を通って戻り出口側集合配管１２へ流出する。このとき、第１の通路１６を流れる液冷媒と第２の通路１７を流れるガス冷媒との間で熱交換が行われ、膨張弁３０に導入される液冷媒はより過冷却され、コンプレッサに戻るガス冷媒はより過熱されて、冷凍サイクルの成績係数を向上させることができる。
【００２８】
膨張弁３０では、パワーエレメント４２のダイヤフラム４５とロアハウジング４４とによって囲まれた空間が均圧孔４６を介して第２の通路１７と連通しているので、エバポレータから戻ってきた冷媒が第２の通路１７を通過するとき、その冷媒が導入されてその温度および圧力がパワーエレメント４２によって検出されることになる。車両用空調装置の起動初期の段階では、車室内の高温の空気との熱交換により、エバポレータから戻ってくる冷媒の温度は高くなっており、パワーエレメント４２はその温度を感知し、感温室の圧力が高くなる。これにより、ダイヤフラム４５は、弁体３６の方向へ変位し、その変位は、カラー４０および弁軸３９を介して弁体３６に伝達され、膨張弁３０はほぼ全開状態になる。
【００２９】
やがて、エバポレータから戻ってくる冷媒の温度が低下してくると、感温室の圧力が低くなるので、それに応じてダイヤフラム４５が弁体３６のある側とは反対の方向へ変位していき、膨張弁３０は、閉弁方向に動作してこれを通過する冷媒の流量を制御するようになる。このとき、膨張弁３０は、エバポレータの出口の冷媒が所定の過熱度を保持するようにエバポレータに供給する冷媒の流量を制御することになる。これによって、コンプレッサには、常に過熱状態の冷媒が戻るので、コンプレッサは、効率の良い運転をすることができる。
【００３０】
図４は第１の実施の形態に係る内部熱交換器の第１の変形例を示す断面図、図５は第１の実施の形態に係る内部熱交換器の第２の変形例を示す断面図である。なお、この図４および図５において、図１ないし図３に示した構成要素と同じまたは均等の構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３１】
この第１の実施の形態に係る内部熱交換器の第１の変形例および第２の変形例は、図１ないし図３に示した第１の実施の形態に係る内部熱交換器では、エバポレータへの低圧配管１９が膨張弁３０の膨張弁本体３１の外径および低圧出口側集合配管１３の内径にほぼ等しい外径を有しているのに対し、低圧配管１９を細くした場合を示している。
【００３２】
このように、低圧配管１９として、膨張弁３０の膨張弁本体３１よりも細い配管を使用したい場合には、第１の変形例では、低圧配管１９を受け入れる低圧出口側集合配管１３の入口に、径の大きさを変換するアダプタ５３とシール用のＯリング５４とを配置している。
【００３３】
一方、第２の変形例では、膨張弁３０の膨張弁本体３１を変形させて低圧出口３３の内径を細い低圧配管１９の外径にほぼ等しくし、この膨張弁３０の低圧出口３３に低圧配管１９を直接接続するようにしている。この場合には、実質的に、新たな部材を追加することなしに実施することができる。
【００３４】
図６は第２の実施の形態に係る内部熱交換器の外観を示す図、図７は図６のｂ−ｂ矢視断面図である。なお、この図６および図７において、図１ないし図３に示した構成要素と同じまたは均等の構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３５】
この第２の実施の形態に係る内部熱交換器１０は、細長い外観を有する形状に形成されており、その内部構造を第１の実施の形態のものと異なる形式のものにしている。すなわち、この内部熱交換器１０は、絞り加工された複数の板材１５を積層接合して形成される圧力容器６１をケース６２内に収納し、ケースカバー６３で蓋をして構成している。圧力容器６１の中は、複数の第１の通路１６が並列に離間して形成される構成を有し、圧力容器６１とケース６２およびケースカバー６３との間の空間および圧力容器６１の隣接する第１の通路１６の間に形成される空間は、第２の通路１７を構成している。したがって、戻り低圧配管２０が接続される戻り入口側集合配管１４は、ケース６２にのみ接合され、戻り低圧配管２１が接続される戻り出口側集合配管１２は、ケースカバー６３にのみ接合されている。高圧配管１８が接続される高圧入口側集合配管１１は、ケースカバー６３を貫通して圧力容器６１の中と連通するようにケースカバー６３および圧力容器６１と接合されている。そして、低圧出口側集合配管１３は、ケース６２および圧力容器６１を貫通してこれらと接合されている。
【００３６】
この実施の形態では、この低圧出口側集合配管１３が膨張弁収納筒２２を構成している。低圧出口側集合配管１３は、その先端が第２の通路１７に開口し、側面には、膨張弁本体３１の縮径部３１ａに連通する孔が形成されている。また、低圧出口側集合配管１３の第２の通路１７の側の先端は、内側に屈曲されて膨張弁３０を低圧出口側集合配管１３に挿入するときの膨張弁本体３１のストッパにしている。もちろんこのストッパの先端の内径は、パワーエレメント４２を構成しているアッパーハウジング４３の最外径よりも大きくして、第２の通路１７とロアハウジング４４の内部との連通を阻害することがないようにしている。
【００３７】
この内部熱交換器１０においても、膨張弁３０は、エバポレータへの低圧配管１９が接続される低圧出口側集合配管１３に挿入され、その後、低圧出口側集合配管１３に低圧配管１９を接続することによって低圧出口側集合配管１３の中に収納され、保持される。低圧出口側集合配管１３に収納された膨張弁３０は、そのパワーエレメント４２がエバポレータからの戻り低圧冷媒が流れる第２の通路１７の中に位置し、高圧入口３２が圧力容器６１の中の第１の通路１６と連通するように配置される。
【００３８】
また、この膨張弁３０を内蔵した内部熱交換器１０を有する冷凍サイクルの動作は、上記の第１の実施の形態に関して説明した動作と同じであるので、ここでは、その説明を省略する。
【００３９】
図８は第３の実施の形態に係る内部熱交換器の外観を示す断面図である。なお、この図８において、図１ないし図７に示した構成要素と同じまたは均等の構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００４０】
この第３の実施の形態に係る内部熱交換器１０は、第１および第２の実施の形態のものが積層型で構成していたのに対し、二重管型で構成している。内部熱交換器１０は、外管７１および内管７２を同軸に配置して、外管７１と内管７２との間の通路を高圧の冷媒が流れる第１の通路１６とし、内管７２の内部の通路を低圧の冷媒が流れる第２の通路１７としている。内管７２は、両端の平滑管部分と、波形のスパイラル構造を持った中央部分とを有する伝熱管で構成している。内部熱交換器１０のエバポレータ側の端部において、外管７１は、その内径が内管７２の内径に概略等しくなるよう、内管７２の終端している端面よりも外方へ離間された位置から絞り加工されて、低圧出口配管７３を一体に構成している。外管７１の低圧出口配管７３と内管７２の端部７２ａとは、膨張弁３０を収納するための膨張弁収納筒２２を構成している。また、膨張弁３０のパワーエレメント４２が位置する近傍では、外管７１の円周方向の一部が内管７２の外表面に倣う形状に加工されて互いに接触するようにし、その接触部分に外管７１および内管７２を貫通して外管７１、内管７２および戻り入口配管７４がろう接などにより接合されている。この戻り入口配管７４は、その接合部から直角に屈曲されて低圧出口配管７３の中心軸と平行になるように形成されている。戻り入口配管７４の先端部分には、低圧出口配管７３の先端部とともに連結板５２が設置されている。
【００４１】
この内部熱交換器１０は、低圧配管１９および戻り低圧配管２０が接続される前は、低圧出口配管７３が開口しているので、その開口部から膨張弁３０を挿入し、膨張弁収納筒２２に収納する。この膨張弁３０は、低圧出口配管７３に低圧配管１９を挿入し、戻り入口配管７４に戻り低圧配管２０を挿入して、連結板５１，５２をたとえばボルト締めにより連結することで、膨張弁収納筒２２の中に収納され、保持されるので、組み立て性を向上させることができる。
【００４２】
なお、この図８では、二重管構造の内部熱交換器１０のエバポレータ側の端部のみを示したが、反対側の端部においても、第１の通路１６および第２の通路１７が分岐されて、それぞれレシーバからの高圧配管およびコンプレッサへの戻り低圧配管が接続される構造を有している。
【００４３】
また、この膨張弁３０を内蔵した内部熱交換器１０を有する冷凍サイクルの動作は、上記の第１の実施の形態に関して説明した動作と同じであるので、ここでは、その説明を省略する。
【００４４】
図９は第４の実施の形態に係る内部熱交換器の外観を示す断面図である。なお、この図９において、図１ないし図８に示した構成要素と同じまたは均等の構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００４５】
この第４の実施の形態に係る内部熱交換器１０は、二重管構造を有するタイプのものであって、エバポレータ側の端部に接続される低圧配管１９および戻り低圧配管２０が内部熱交換器１０の軸線に対して直交する方向に接続することができる構成を有している。この内部熱交換器１０によれば、外管７１の先端近傍の側面に低圧出口配管７３が接合されている。膨張弁３０のパワーエレメント４２が位置する近傍では、外管７１の円周方向の一部が内管７２の外表面に倣う形状に加工されて互いに接触するようにし、その接触部分に外管７１および内管７２を貫通して外管７１、内管７２および戻り入口配管７４がろう接などにより接合されている。
【００４６】
外管７１の端部７１ａおよび内管７２の端部７２ａは、膨張弁３０を収納するための膨張弁収納筒２２を構成している。この実施の形態では、外管７１の端部７１ａおよび内管７２の端部７２ａの膨張弁収納部分は、低圧出口配管７３の接合部分に連通孔が穿設されている以外、加工していないので、内管７２の端部７２ａのＯリング４７とのシール面は、外管７１の端部７１ａのＯリング４８とのシール面よりも、径が小さくなっている。したがって、膨張弁３０の膨張弁本体３１は、Ｏリング４７を周設する部分の外径がＯリング４８を周設する部分の外径よりも小さく形成され、それよりもパワーエレメント４２の外径は、さらに小さく形成されている。また、膨張弁３０の膨張弁本体３１は、低圧出口配管７３の接合部分に穿設された連通孔に対応する低圧出口３３の位置に連通孔が穿設されている。さらに、この実施の形態の膨張弁３０は、パワーエレメント４２の感温室にキャピラリーチューブ７５を介して感温筒７６が接続されている。感温筒７６は、第２の通路１７の出口近傍に設置され、この内部熱交換器１０を出てコンプレッサへ向かう冷媒の温度を感知するようにしている。
【００４７】
内部熱交換器１０の膨張弁３０が収納される側とは反対側の端部は、外管７１の端部と内管７２とが接合されて第１の通路１６を閉塞している。その第１の通路１６の閉塞部近傍の側面には、高圧入口配管７７が接合され、ここにレシーバからの高圧の冷媒が導入される。また、コンプレッサへの戻り低圧配管２１が接続される戻り出口配管７８は、内管７２を外管７１の端部より延出することで構成している。
【００４８】
膨張弁３０は、膨張弁収納筒２２を構成する外管７１の端部７１ａの開口端より挿入され、その開口端をプラグ７９で栓をし、さらに端部７１ａの開口端をかしめ加工してプラグ７９が外管７１より抜け出てしまわないようにしている。このプラグ７９は、Ｏリング８０が周設されていて、端部７１ａから外部への冷媒漏れが生じないようにシールしている。
【００４９】
なお、この膨張弁３０を内蔵した内部熱交換器１０を有する冷凍サイクルの動作は、上記の第１の実施の形態に関して説明した動作と同じであるので、ここでは、その説明を省略する。
【符号の説明】
【００５０】
１０  内部熱交換器
１１  高圧入口側集合配管
１２  戻り出口側集合配管
１３  低圧出口側集合配管
１３ａ  筒状部
１４  戻り入口側集合配管
１５  板材
１６  第１の通路
１７  第２の通路
１８  高圧配管
１９  低圧配管
２０  戻り低圧配管
２１  戻り低圧配管
２２  膨張弁収納筒
３０  膨張弁
３１  膨張弁本体
３１ａ  縮径部
３２  高圧入口
３３  低圧出口
３４  弁座部材
３５  弁軸ホルダ
３６  弁体
３７  スプリング
３８  アジャスト部材
３９  弁軸
４０  カラー
４１  Ｏリング
４２  パワーエレメント
４３  アッパーハウジング
４４  ロアハウジング
４５  ダイヤフラム
４６  均圧孔
４７，４８  Ｏリング
４９，５０，５１，５２  連結板
５３  アダプタ
５４  Ｏリング
６１  圧力容器
６２  ケース
６３  ケースカバー
７１  外管
７１ａ  端部
７２  内管
７２ａ  端部
７３  低圧出口配管
７４  戻り入口配管
７５  キャピラリーチューブ
７６  感温筒
７７  高圧入口配管
７８  戻り出口配管
７９  プラグ
８０  Ｏリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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